一种不锈钢高通量管及其制备工艺的制作方法

本发明涉及一种不锈钢高通量管及其制备工艺。

背景技术：

目前我国石油化工行业大量使用高通量换热器，该换热器主要由高通量管构成，高通量管目前应用的有碳钢高通量管和铜镍合金高通量管。碳钢高通量管只能用于无腐蚀的场合，价格便宜，铜镍合金高通量管可以用于有腐蚀的场合，但是价格昂贵。

目前现存的高通量管，例如专利申请号为201020523951.4的中国专利文件中公开的高通量管属于石油化工中使用的传统高通量管，无法采用不锈钢烧结成型，存在抗腐蚀性能差和价格贵等缺点。

例如专利申请号为200810034755.8的专利文件中公开的一种铁基多孔表面换热管及其制备方法，该高通量管属于碳钢高通量管，该方法无法制备不锈钢高通量管，而且该方法无法加工出外表面纵槽结构。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种不锈钢高通量管。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种不锈钢高通量管，其包括不锈钢材质的基管，所述基管的外表面整体辊轧有若干纵槽，所述纵槽为长条形，所述纵槽的槽深为0.8-1.2mm；所述基管的内表面烧结有铁粉多孔层。

进一步地，所述多孔层的厚度为0.2-0.3mm，孔隙率50-80％，当量直径80-100μm。

进一步地，所述多孔层为内部连通的内凹型孔穴。

进一步地，所述基管的材质为304不锈钢。

进一步地，所述纵槽设置有30-40条。

本发明的另一个发明公开了一种不锈钢高通量管的制备工艺，其包括以下步骤：

S1、将不锈钢基管的外表面在机床上整体辊轧出纵槽，所述纵槽的槽深为0.8-1.2mm；

S2、将不锈钢基管的表面使用表面活性剂进行清洗，去掉表面钝化层和氧化物；

S3、使用H₂作为保护气氛，在不锈钢基管的内表面使用铁粉烧结多孔层，烧结时添加活化剂和低温助剂，烧结温度为800～1000℃，烧结时间为15～20min。

在本实施例中，所述的活化剂为铁镍合金，所述的低温助剂为氯化物。

本发明采用退火的304不锈钢，首先通过增加槽宽、降低槽深，以及增加磨具强度和硬度，解决了不锈钢材质无法加工外纵槽表面的难题。不锈钢内表面烧结铁粉工艺难度很大，常规工艺无法烧结成功。 因为在高温下不锈钢会发生高温敏化，析出碳化物，导致涂层脱落，另外铁粉的熔点有1500多度，对烧结设备的要求非常高，而且容易导致不锈钢基体熔化。

本发明采用H₂作为保护气氛，不锈钢基管表面先经过表面活性剂清洗，去掉表面钝化层和氧化物，降低烧结温度，减少碳化物析出，铁粉里面添加活化剂和低温助剂，将粉末的烧结温度降低到1000℃，大大降低烧结难度和基管在高温下的变形量。烧结温度工艺曲线采用高温快速烧结法，使产品快速通过敏化温度区，减少碳化物析出，增加涂层结合强度。

本发明提供的不锈钢高通量管是一种新型的双面强化管，其外表面采用整体辊轧的大槽宽、低槽深的纵槽，可强化冷凝传热，并且阻力小；内表面采用铁粉烧结多孔表面，可强化沸腾传热。管材采用退火的304不锈钢，不但抗腐蚀性能好，而且价格比铜镍合金高通量管便宜。

本发明不但解决了不锈钢表面无法加工纵槽的难题，而且解决了铁粉与不锈钢表面烧结过程中，高温敏化、析出碳化物、以及高温烧结不锈钢基体变形严重的问题。通常高通量管表面纵槽数在40-50之间，槽深为1.2-1.5mm，本发明的方法生产的不锈钢纵槽数量为30-40之间，槽深为0.8-1.2mm。另外本发明基管的内表面涂层采用铁粉与不锈钢基体烧结在一起，解决了高温敏化和高温烧结基体变形的难题，本发明的烧结温度为800～1000℃，低于常规铁粉烧结的1200℃，同时将烧结时间压缩到20min以内，低于传统的30-100min。生产的 不锈钢高通量管抗腐蚀性能大大高于碳钢不锈钢管，价格也大大低于铜镍合金高通量管，不锈钢304基管价格为每吨2.5万左右，铜镍合金管的价格为每吨8万左右。本发明不锈钢高通量管，不但抗腐蚀性能好，而且价格比铜镍合金高通量管便宜很多，因此可以在石油化工行业大规模推广。由于纵槽与基体为304不锈钢，因此腐蚀比较轻微。基体为304不锈钢，涂层为铁粉，采用本发明提供的高温快速烧结方法，涂层结合牢固，不易脱落，耐磨性非常好。

本发明所达到的有益效果是：

本发明选用不同于传统材料的304不锈钢材，可以有效提高碳钢高通量管的抗腐蚀性能，原材料价格只有普通铜镍合金高通管的30％。整体辊扎形成大槽宽和低槽深纵槽管，质量可靠；同时改进烧结工艺，在高温下，采用纯H₂作为保护性气氛，防止金属氧化，采用高温快速烧结法，避免不锈钢高温敏化，采用金属粉末中增加活化剂和低温烧结助剂，降低烧结温度，采用快速烧结方法，避免不锈钢高温敏化，析出碳化物，涂层结合强度高；通过增加磨具强化和硬度，原材料退火处理，降低纵槽的深度等方法加工出整体纵槽表面，纵槽表面光滑，无开裂现象。特别适合在石化工业中大规模推广。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的侧视的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，本发明一种不锈钢高通量管，其包括不锈钢材质的基管1，所述基管1的外表面整体辊轧有若干纵槽2，所述纵槽2为长条形，所述纵槽2的槽深为0.8-1.2mm；所述基管1的内表面烧结有铁粉多孔层3。

在本实施例中，所述多孔层3的厚度为0.2-0.3mm，孔隙率50-80％，当量直径80-100μm。

在本实施例中，所述多孔层3为内部连通的内凹型孔穴。

在本实施例中，所述基管1的材质为304不锈钢。

在本实施例中，所述纵槽2设置有30-40条。

一种不锈钢高通量管的制备工艺，其包括以下步骤：

S1、将不锈钢基管的外表面在机床上整体辊轧出纵槽，所述纵槽的槽深为0.8-1.2mm；

S2、将不锈钢基管的表面使用表面活性剂进行清洗，去掉表面钝化层和氧化物；

S3、使用H₂作为保护气氛，在不锈钢基管的内表面使用铁粉烧 结多孔层，烧结时添加活化剂和低温助剂，烧结温度为800～1000℃，烧结时间为15～20min。

本发明采用退火的304不锈钢，首先通过增加槽宽、降低槽深，以及增加磨具强度和硬度，解决了不锈钢材质无法加工外纵槽表面的难题。不锈钢内表面烧结铁粉工艺难度很大，常规工艺无法烧结成功。因为在高温下不锈钢会发生高温敏化，析出碳化物，导致涂层脱落，另外铁粉的熔点有1500多度，对烧结设备的要求非常高，而且容易导致不锈钢基体熔化。

本发明采用H₂作为保护气氛，不锈钢基管表面先经过表面活性剂清洗，去掉表面钝化层和氧化物，降低烧结温度，减少碳化物析出，铁粉里面添加活化剂和低温助剂，将粉末的烧结温度降低到1000℃，大大降低烧结难度和基管在高温下的变形量。烧结温度工艺曲线采用高温快速烧结法，使产品快速通过敏化温度区，减少碳化物析出，增加涂层结合强度。

本发明提供的不锈钢高通量管是一种新型的双面强化管，其外表面采用整体辊轧的大槽宽、低槽深的纵槽，可强化冷凝传热，并且阻力小；内表面采用铁粉烧结多孔表面，可强化沸腾传热。管材采用退火的304不锈钢，不但抗腐蚀性能好，而且价格比铜镍合金高通量管便宜。

本发明不但解决了不锈钢表面无法加工纵槽的难题，而且解决了铁粉与不锈钢表面烧结过程中，高温敏化、析出碳化物、以及高温烧结不锈钢基体变形严重的问题。通常高通量管表面纵槽数在40-50之 间，槽深为1.2-1.5mm，本发明的方法生产的不锈钢纵槽数量为30-40之间，槽深为0.8-1.2mm。另外本发明基管的内表面涂层采用铁粉与不锈钢基体烧结在一起，解决了高温敏化和高温烧结基体变形的难题，本发明的烧结温度为800～1000℃，低于常规铁粉烧结的1200℃，同时将烧结时间压缩到20min以内，低于传统的30-100min。生产的不锈钢高通量管抗腐蚀性能大大高于碳钢不锈钢管，价格也大大低于铜镍合金高通量管，不锈钢304基管价格为每吨2.5万左右，铜镍合金管的价格为每吨8万左右。本发明不锈钢高通量管，不但抗腐蚀性能好，而且价格比铜镍合金高通量管便宜很多，因此可以在石油化工行业大规模推广。由于纵槽与基体为304不锈钢，因此腐蚀比较轻微。基体为304不锈钢，涂层为铁粉，采用本发明提供的高温快速烧结方法，涂层结合牢固，不易脱落，耐磨性非常好。

本发明选用不同于传统材料的304不锈钢材，可以有效提高碳钢高通量管的抗腐蚀性能，原材料价格只有普通铜镍合金高通管的30％。整体辊扎形成大槽宽和低槽深纵槽管，质量可靠；同时改进烧结工艺，在高温下，采用纯H₂作为保护性气氛，防止金属氧化，采用高温快速烧结法，避免不锈钢高温敏化，采用金属粉末中增加活化剂和低温烧结助剂，降低烧结温度，采用快速烧结方法，避免不锈钢高温敏化，析出碳化物，涂层结合强度高；通过增加磨具强化和硬度，原材料退火处理，降低纵槽的深度等方法加工出整体纵槽表面，纵槽表面光滑，无开裂现象。特别适合在石化工业中大规模推广。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不 用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。